JP3282003B2 - 導波管同軸変換器及び導波管整合回路 - Google Patents

導波管同軸変換器及び導波管整合回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波回路に用い
られる導波管同軸変換器に関し、特に、負荷インピーダ
ンス調整機構を有する導波管同軸変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】導波管同軸変換器は、一般に導波管と同
軸線路との間の高周波信号の伝搬形態の変換に用いられ
る。この種の導波管同軸変換器においては、導波管−同
軸線路間のインピーダンス整合や同軸線路側に設けられ
る検波器等へのバイアス機能を効果的に実現することが
望まれており、従来より種々の技術が提案されている。
【０００３】例えば、実公昭６１−２７２０３号公報に
は、導波管同軸変換器のリッジ部分と導波管壁面の接続
部分に絶縁層を設けるとともに導波管の管壁に設けられ
た小孔を介してリッジ形状部からの接続導体を取り出す
ことで、この接続導体をバイアス端子として用いる技術
が開示されており、特開昭６３−１８７７０７号公報に
は、動作周波数外に遮断周波数がくるように、リッジ導
波管帯域断面を厳密に計算することで、１オクターブ以
上の動作周波数を確保する技術、及び導波管の開口部に
誘電体を設けてその積層量によってインピーダンス整合
を図る技術が開示されている。
【０００４】更に、実開昭５７−３６００６号公報に
は、リッジ導波管の給電部に整合回路を設けた「広ビー
ム幅空中線」が開示され、その整合回路の例として、使
用波長（管内波長）をλgとしたときに、１／４λg間隔
で導波管の給電部に複数本のビスを設けた例が開示され
ている。
【０００５】具体的には、図３（ａ）の正面図、同
（ｂ）の側面図に示すように、導波管３０の幅広面上部
に、その軸線に対して鉛直方向の挿入量調整が自在の３
つのビス３２をそれぞれ１／４λg間隔で配し、インピ
ーダンス調整に際しては、各ビス３２の挿入量に応じて
容量性サセプタンスを変える。これにより、全域ではな
いが、実用範囲でインピーダンスを整合させることがで
きる。なお、このようなインピーダンス調整機構を有す
る導波管３０を含んで導波管同軸変換器を構成する場合
は、図３に示すように、同軸線路とのインタフェースと
なる導波管同軸変換器３３を導波管３０の一方の開口部
に装着する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
各従来技術の視点は、バイアス機能を付与する点それ自
体、あるいはインピーダンス整合を図る場合に容量性サ
セプタンスをいかに効果的に調整するかにあり、容量性
領域及び誘導性領域にて複合的にインピーダンスを調整
する視点がなかったため、その整合範囲を広くとること
が困難であった。実用範囲であっても、図３に示すよう
にビス３２を１／４λg間隔で３本以上使用する必要が
あり、整合用の導波管３０の寸法が大型化するととも
に、その調整作業に熟練を要する問題があり、改善が望
まれていた。
【０００７】また、図３に示すように、導波管同軸変換
器３３に負荷インピーダンス調整機構が設けられていな
い場合には、上記調整機構を備えた導波管３０の一方の
開口部にその都度導波管同軸変換器３３を装着しなけれ
ばならない煩わしさと、装着後の形状が大型化する問題
があった。
【０００８】本発明の課題は、上記背景に鑑み、容量性
領域のみならず誘導性領域でもサセプタンスを調整でき
る小型構造の導波管同軸変換器及び導波管整合回路を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明が提供する導波管
同軸変換器は、高周波信号の伝播姿態を導波管モードか
ら同軸線路モードに変換する有底矩形状の導波管同軸変
換器において、前記高周波信号が伝播する導波管の軸線
方向に対して所定角をなし且つ該軸線方向に使用周波数
λｇの１／８倍の間隔で導波管幅広面の所定部位に少な
くとも一対の容量性サセプタンス調整部材を設けるとと
もに、導波管内側壁幅を段階的に狭める段部を少なくと
も双方の内壁側壁に１箇所ずつ設け、各段部を形成する
段面間の軸線方向の距離が使用周波数λｇの１／８倍で
あり、更に、前記容量性サセプタンス調整部材及び段差
部は、導波管開口面に平行な面内に設けられることを特
徴とする。
【００１０】また、上記構成の導波管同軸変換器におい
て、前記導波管開口部から導波管底面部方向に徐々に厚
みを増すテーパ面と、このテーパ面から導波管底面部方
向に延在する平坦面とが形成されたリッジ部を設け、同
軸線路の中心導体をリッジ部の平坦面に導く構成とした
ことを特徴とする。このリッジ部は、好ましくは、前記
段部の形成により生じるカットオフ周波数の上昇を抑制
する形状とする。
【００１１】また、本発明が提供する導波管整合回路
は、高周波信号の伝播経路にインピーダンス調整機構を
設けた導波管整合回路であって、該インピーダンス調整
機構は、前記高周波信号が伝播する導波管の軸線方向に
対して所定角をなし且つ該軸線方向に使用周波数λｇの
１／８倍の間隔で導波管幅広面の所定部位に設けられた
少なくとも一対の容量性サセプタンス調整部材と、各容
量性サセプタンス調整部材に対してそれぞれ設けられた
誘電性棒材と、を有し、前記容量性サセプタンス調整部
材は、ビスであり、前記誘電性棒材は、その長手方向が
これらビスと平行且つ同間隔で導波管内側壁付近に設け
られ、各組の前記容量性サセプタンス調整部材と対応す
る誘導性部材とがそれぞれ導波管開口面と平行の面内に
含まれることを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明の導波管同軸変換器では、段部で段階的
に狭められた導波管内側壁によって負荷側の誘導性サセ
プタンスが強まるが、容量性サセプタンス調整部材によ
って容量性サセプタンス調整が可能となるので、結局、
誘導性領域から容量性領域にわたってより広い周波数範
囲でインピーダンス整合を図ることが可能となる。ま
た、容量性サセプタンス調整部材を、前記導波管の軸線
方向に対して所定角をもたせ且つ軸線方向にλg／８と
なる位置に設けることにより軸線方向の寸法が従来に比
べて格段に小さくなる。また、段部を設けた場合、カッ
トオフ周波数が上昇する虞があるが、これを抑制する形
状のリッジ部を設けることでカットオフ周波数の上昇が
補正される。
【００１３】導波管整合回路の場合も同様に、誘導性部
材によって負荷側の誘導性サセプタンスが強まるが、容
量性サセプタンス調整部材によって容量性サセプタンス
調整が可能となるので、結局、誘導性領域から容量性領
域にわたってより広い周波数範囲でインピーダンス整合
を図ることが可能となる。また、容量性サセプタンス調
整部材を、前記導波管の軸線方向に対して所定角をもた
せ且つ軸線方向にλg／８となる位置に設けることによ
り軸線方向の寸法が従来に比べて格段に小さくなる。
【００１４】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は本発明の導波管同軸変換器の一例を
示す図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）はそのＡ−
Ａ断面図である。これらの図において、符号１０は導波
管同軸変換器、１１ａ，１１ｂはステップ部（段部）、
１２は容量性サセプタンス調整用のビス、１３は同軸線
路側との接続を行うためのコネクタ、１４はコネクタ１
３の中心導体、１５はリッジ部である。
【００１５】導波管同軸変換器１０の内側壁面及び内部
幅広面は、底面部に至るまで徐々に狭められてテーパ状
をなし、また、一方の内側壁面と他方の内側壁面には、
λg／８の間隔をおいてステップ部１１ａ，１１ｂが図
示のように形成されている。このステップ部１１ａ，１
１ｂを形成する段面は、それぞれ導波管同軸変換器１０
の開口部と平行となっている。 各ステップ部１１ａ，
１１ｂの形成部位に対応する幅広面上部の所定位置に
は、内部幅広面方向への挿入量を任意に調整する機構を
有する一対のビス１２（容量性サセプタンス調整部材）
が設けられている。
【００１６】更に、各ステップ部１１ａ，１１ｂによる
カットオフ周波数の上昇を補正するため、内部幅広面の
ほぼ中央部にリッジ部１５が固定されている。このリッ
ジ部１５は、導波管同軸変換器１０の開口面から底面部
に向かう面の厚みを徐々に増したテーパ面とこのテーパ
面から底面部方向に延在する平坦面とが形成され、中心
導体１４がこのリッジ部１５の平坦面に取り付けられて
いる。
【００１７】このような構造の導波管同軸変換器１０に
おいて、幅広面上部のビス１２の挿入量を変化すると、
それに伴って高周波信号の減衰量が変化する。従ってビ
ス１２の挿入量を可変とすることで、負荷インピーダン
スが可変となる。また、内側壁面に形成されたステップ
部１１ａ，１１ｂにより、各ビス１２の挿入量が最小の
状態、即ち未使用状態のときは、全体として誘導性サセ
プタンスが支配的となっている。従って、容量性サセプ
タンスの調整をビス１２の挿入量によって行うことによ
り、全体としてのインピーダンス調整を誘導性領域から
容量性領域にわたって行うことが可能となり、インピー
ダンス整合が図れる周波数範囲を従来よりも格段に広げ
ることができる。
【００１８】また、本来、カットオフ周波数を下げるた
めのリッジ部１５を図示のように配して導波管−同軸線
路のインピーダンス変換に利用することで、容易に同軸
線路インタフェースを実現することができ、全体的な形
状の小型化も図れる。更に、本実施例のような導波管−
同軸線路のインピーダンス変換手法によれば、構造上鋳
物化に適し、しかも中心導体１４にテフロン等の支持部
材を必要としないので、高電力用の導波管同軸変換器の
製造も極めて容易になり、コスト的にも従来構造に比べ
て格段に有利となる。
【００１９】図２は本発明の導波管整合回路の一例を示
す正面断面図である。この図において、符号２０は導波
管整合回路、２１ａ，２１ｂは誘導性棒材、２２は容量
性サセプタンス調整用のビスである。
【００２０】図２に示されるように、この導波管整合回
路２０は、上述の導波管同軸変換器１０のようなステッ
プ部１１ａ，１１ｂに代え、誘導性棒材２１ａ，２１ｂ
を両側の内側壁付近にλg／８の間隔をおいて配し、更
に、一対のビス２２をそれぞれ誘導性棒材２１ａ，２１
ｂと同一平面内に配している。なお、ビス２２は、第１
実施例で用いたビス１２と同一のものである。
【００２１】このような構造の導波管整合回路２０にお
いては、各ビス２２の挿入量が最小の状態、即ち未使用
状態のときは、誘導性棒材２１ａ，２１ｂによって全体
として誘導性サセプタンスが支配的となっている。従っ
て、容量性サセプタンスの調整をビス２２の挿入量によ
って行うことにより、全体としてのインピーダンス調整
を誘導性領域から容量性領域にわたって行うことが可能
となり、インピーダンス整合が図れる周波数範囲を広げ
ることができる。
【００２２】なお、本実施例では、一対のステップ部１
１ａ，１１ｂ、一対の誘導性棒材２１ａ，２１ｂを用い
た場合について説明したが、これらの数は必ずしも一対
に限定されるものではない。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明の
導波管同軸変換器によれば、軸線方向に対して所定角を
なし且つ軸線方向にλｇ／８倍間隔で一対の容量性サセ
プタンス調整部材を配したので、軸線方向の長さが短く
なる効果があり、更に少なくとも一対の段部を設けて内
側壁幅を段階的に狭める構造としたので、誘導性領域か
ら容量性領域にわたってインピーダンス調整を行うこと
が可能となる効果がある。特に、本発明の導波管同軸変
換器は、構造上、鋳物化による量産に適するのでコスト
的にも有利であり、同軸線路側の中心導体としてテフロ
ン等の支持部材を必ずしも必要としないので、高電力用
にも適する。
【００２４】また、本発明の導波管整合回路によれば、
軸線方向に対して所定角をなし且つ軸線方向にλｇ／８
倍間隔で一対の容量性サセプタンス調整部材を配したの
で、軸線方向の長さを短くすることができる効果があ
り、更に少なくとも一対の誘導性部材を設けたので、誘
導性領域から容量性領域にわたってインピーダンス調整
を行うことが可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施例に係る導波管同軸変
換器の正面断面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図。
【図２】本発明の導波管整合回路の一例を示す正面断面
図。
【図３】従来例の導波管同軸変換器の正面図およびその
側部断面図。
【符号の説明】
１０，３３ 導波管同軸変換器 １１ａ，１１ｂ ステップ部（段部） １２，２２，３２ 容量性サセプタンス調整用ビス １３ コネクタ １４ 中心導体 １５ リッジ部 ２０，３０ 導波管整合回路 ２１ 誘導性棒材（誘導性部材）

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高周波信号の伝播姿態を導波管モードか
    ら同軸線路モードに変換する有底矩形状の導波管同軸変
    換器において、 前記高周波信号が伝播する導波管の軸線方向に対して所
    定角をなし且つ該軸線方向に使用周波数λｇの１／８倍
    の間隔で導波管幅広面の所定部位に少なくとも一対の容
    量性サセプタンス調整部材を設けるとともに、 導波管内側壁幅を段階的に狭める段部を少なくとも双方
    の内壁側壁に１箇所ずつ設け、各段部を形成する段面間
    の軸線方向の距離が使用周波数λｇの１／８倍であり、更に、前記容量性サセプタンス調整部材及び段部は、導
    波管開口面に平行な面内に設けられる ことを特徴とする
    導波管同軸変換器。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の導波管同軸変換器におい
    て、前記導波管開口面から導波管底面部方向に徐々に厚
    みを増すテーパ面と、このテーパ面から導波管底面部方
    向に延在する平坦面とが形成されたリッジ部を設け、同
    軸線路の中心導体をこのリッジ部の平坦面に導く構成と
    したことを特徴とする導波管同軸変換器。
  3. 【請求項３】 前記リッジ部が前記段部により生じるカ
    ットオフ周波数の上昇を抑制する形状であることを特徴
    とする請求項２記載の導波管同軸変換器。
  4. 【請求項４】 高周波信号の伝播経路にインピーダンス
    調整機構を設けた導波管整合回路であって、該インピー
    ダンス調整機構は、前記高周波信号が伝播する導波管の
    軸線方向に対して所定角をなし且つ該軸線方向に使用周
    波数λｇの１／８倍の間隔で導波管幅広面の所定部位に
    設けられた少なくとも一対の容量性サセプタンス調整部
    材と、各容量性サセプタンス調整部材に対してそれぞれ
    設けられた誘電性棒材と、を有し、 前記容量性サセプタンス調整部材は、ビスであり、前記
    誘電性棒材は、その長手方向がこれらビスと平行且つ同
    間隔で導波管内側壁付近に設けられ、 各組の前記容量性サセプタンス調整部材と対応する誘導
    性部材とがそれぞれ導波管開口面と平行の面内に含まれ
    ることを特徴とする導波管整合回路。
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